(57)【要約】【課題】  静電ギャップの調整等以外にも低圧駆動を図ることができる波長可変光フィルタ及びその製造方法を得る。【解決手段】  高反射膜３２が形成された面に対して垂直方向に高反射膜２３を移動させて間隔を変位させ、高反射膜３２と高反射膜２３との間で反射する光から間隔に基づく所定波長の光を透過させる波長可変光フィルタにおいて、高反射膜２３が形成された可動体２１ａと、可動体２１ａを吊すためのヒンジ２１ｂが少なくとも可動体２１ａと異なる厚さで形成され、可動体２１ａを支持する支持部２１ｃを含む支持体とを一体形成した可動部２を少なくとも備えたものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定鏡が形成された面に対して垂直方向に可動鏡を移動させて間隔を変化させ、前記固定鏡と前記可動鏡との間で反射する光から前記間隔に基づく所定波長の光を透過させる波長可変光フィルタにおいて、
前記可動鏡が形成された可動体と、
該可動体を吊すための吊り手段が少なくとも前記可動体と異なる厚さで形成され、該可動体を支持する支持体と
を有する可動部を少なくとも備えたことを特徴とする波長可変光フィルタ。
【請求項２】
ある波長の光を反射する可動鏡が一方の面に形成され、該一方の面と垂直方向に駆動可能な可動体と、該可動体よりも薄い厚さで形成されている吊り手段を介して前記可動体を支持する支持体とが一体形成された可動部と、
前記可動体と所定の静電ギャップを隔てて前記一方の面と反対の面で対向して設けられた駆動電極を有する駆動電極部と、
前記可動鏡と所定の光学ギャップを隔てて対向した固定鏡を有する光学ギャップ部と
が互いに接合されていることを特徴とする波長可変光フィルタ。
【請求項３】
前記一方の面側又は前記反対側の少なくとも一方に空間が設けられて前記吊り手段の厚さが前記可動体よりも薄く形成されることを特徴とする請求項２記載の波長可変光フィルタ。
【請求項４】
ドライエッチング法又はウェットエッチング法の少なくとも１の方法を用いて空間を形成して前記吊り手段の厚さを前記可動体よりも薄く形成することを特徴とする請求項３記載の波長可変光フィルタ。
【請求項５】
前記可動部をシリコンで構成し、前記駆動電極部又は前記光学ギャップ部のいずれか一方又は両方をガラスで構成することを特徴とする請求項２、３又は４のいずれかに記載の波長可変光フィルタ。
【請求項６】
前記駆動電極上又は、前記可動体の前記駆動電極に対向した領域のいずれか一方又は両方に絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の波長可変光フィルタ。
【請求項７】
固定鏡が形成された面に対して垂直方向に可動鏡を移動させて間隔を変化させ、前記固定鏡と前記可動鏡との間で反射する光から前記間隔に基づく所定の波長の光を透過させる波長可変光フィルタの製造方法であって、前記可動鏡を設ける可動体と該可動体を吊り手段を介して支持する支持体とを一体形成する方法であって、
少なくとも前記吊り手段を、前記可動体と異なる厚さで形成することを特徴とする波長可変光フィルタの製造方法。
【請求項８】
前記可動体と支持体とを空間的に仕切る開口部を前記吊り手段の厚さまでエッチングした後、前記吊り手段となる部分を残してさらにエッチングして開口させ、一体形成することを特徴とする請求項７記載の波長可変光フィルタの製造方法。
【請求項９】
前記吊り手段の厚さまでのエッチングはドライエッチング法又はウェットエッチング法で行い、前記吊り手段となる部分を残して行うエッチングはドライエッチング法で行うことを特徴とする請求項７記載の波長可変光フィルタの製造方法。
【請求項１０】
固定鏡が形成された面に対し、静電力により可動体を垂直方向に移動させて間隔を変化させ、前記固定鏡と前記可動体に設けられた可動鏡との間で反射する光から前記間隔に基づく所定波長の光を透過させる波長可変光フィルタの製造方法であって、
第１の基板に第１の凹部を形成した後、前記第１の凹部の底面に駆動電極を形成して駆動電極部とする第１の工程と、
第２の基板に第２の凹部を形成した後、前記第２の凹部の底面に前記固定鏡を形成して光学ギャップ部とする第２の工程と、
第３の基板と前記駆動電極部とを接合し、可動体、支持体及び該可動体と厚さが異なる吊り手段を前記第３の基板に一体形成し、前記可動体上に前記可動鏡を形成する第３の工程と、
前記可動鏡と前記固定鏡とを対向させて、前記第３の工程で製造された接合体と前記光学ギャップ部とを接合する第４の工程と
を少なくとも有することを特徴とする波長可変光フィルタの製造方法。
【請求項１１】
固定鏡が形成された面に対し、静電力により可動体を垂直方向に移動させて間隔を変化させ、前記固定鏡と前記可動体に設けられた可動鏡との間で反射する光から前記間隔に基づく所定波長の光を透過させる波長可変光フィルタの製造方法であって、
第１の基板に第１の凹部を形成した後、前記第１の凹部に駆動電極を形成して駆動電極部とする第１の工程と、
第２の基板に第２の凹部を形成した後、前記第２の凹部に前記固定鏡を形成して光学ギャップ部とする第２の工程と、
前記可動鏡が形成された導電性を有する第３の基板と前記光学ギャップ部とを前記可動鏡と前記固定鏡とを対向させて接合し、可動体、支持体及び該可動体と厚さが異なる吊り手段を前記第３の基板に形成する第３の工程と、
前記第３の工程で製造された構造体と前記駆動電極部とを、前記可動体と前記駆動電極とを対向させて接合する第４の工程と
を少なくとも有することを特徴とする波長可変光フィルタの製造方法。
【請求項１２】
前記第３の工程において、前記可動体と支持体とを空間的に仕切る開口部を前記吊り手段の厚さまでエッチングした後、前記吊り手段となる部分を残してさらにエッチングして開口させて、前記可動体、前記支持体及び前記可動体と厚さが異なる吊り手段を前記第３の基板に形成することを特徴とする請求項１０又は１１記載の波長可変光フィルタの製造方法。
【請求項１３】
前記第３の工程において、前記可動体と支持体とを空間的に仕切る開口部を前記吊り手段の厚さまでエッチングした後、前記エッチングした側の面を接合し、前記吊り手段となる部分を残して接合した面と反対の面からエッチングして所望の部分を開口させて、前記可動体、前記支持体及び前記可動体と厚さが異なる吊り手段を前記第３の基板に形成することを特徴とする請求項１１又は１２記載の波長可変光フィルタの製造方法。
【請求項１４】
前記第３の工程において、ベース層、絶縁層及び導電性を有する活性層を順次積層した基板の前記活性層を前記第３の基板とし、前記活性層側から前記積層された基板を接合した後に前記ベース層及び前記絶縁層を順次除去し、前記活性層に可動体、支持体及び該可動体と厚さが異なる吊り手段を形成することを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれかに記載の波長可変光フィルタの製造方法。
【請求項１５】
ＳＯＩ基板、ＳＯＳ基板又は少なくとも一方の面にシリコン酸化膜を形成したシリコン基板とシリコン基板とを前記シリコン酸化膜を形成した面で貼り合わせた基板を前記積層した基板とすることを特徴とする請求項１４記載の波長可変光フィルタの製造方法。
【請求項１６】
前記第１の工程において、少なくとも前記駆動電極上に絶縁膜を形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項１０又は１１記載の波長可変光フィルタの製造方法。
【請求項１７】
前記第３の工程において、前記可動体として前記駆動電極に対向する前記第３の基板上の領域に絶縁膜を形成した後、前記駆動電極と前記絶縁膜を形成した面と対向させて接合することを特徴とする請求項１０記載の波長可変光フィルタの製造方法。
【請求項１８】
前記第１の工程において、前記第１の基板の前記第１の凹部を形成した側及びその反対側の面に反射防止膜を形成し、
前記第２の工程において、前記第２の基板の前記第２の凹部を形成した側とは反対側の面に反射防止膜を形成し、
前記第３の工程においては、前記可動体として駆動電極に対向する前記第３の基板上の領域に反射防止膜を形成した後、駆動電極と絶縁膜を形成した面と対向させて接合する工程をさらに有することを特徴とする請求項１０記載の波長可変光フィルタの製造方法。
【請求項１９】
前記第３の基板はシリコンからなり、前記第１の基板又は前記第２の基板のいずれか一方又は両方はガラスからなり、前記第３の工程又は前記第４の工程のいずれか一方又は両方における接合を、陽極接合、低融点ガラス接合又は接着剤による接合により行うことを特徴とする請求項７乃至１８のいずれかに記載の波長可変光フィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長分割多重化（ＷＤＭ：Wavelegth Division Multiplexing ）光通信網等において、光ファイバ中を伝送する異なる波長を有する複数の光の中から所望の波長を有する光を取り出すために光を波長選択的に透過させる波長可変光フィルタ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の波長可変光フィルタは、ファブリ・ペロー干渉計の原理を利用したものである。基板上に固定鏡を形成し、その固定鏡と所定の間隔（以下、静電ギャップという）で平行に可動鏡を対向配置する。可動鏡に設けられた可動電極と固定鏡に設けられた固定電極との間に駆動電圧を印加することで、可動鏡が固定鏡に対して静電ギャップの範囲内で相対的に変化する。この静電ギャップは、マイクロマシーニング技術を用いて、固定鏡と可動鏡との間に予め所定の形状及び大きさの犠牲層を設けた後、この犠牲層をエッチングによりすべて、あるいは一部を除去することによって形成する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、従来の波長可変光フィルタには、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）ウェハの二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）層を犠牲層として用いて、上記静電ギャップを形成しているものもある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−１７４７２１公報（［請求項９］，［０００５］，［００１８］，［００３７］，［００４９］〜［００５６］、図６）
【特許文献２】米国特許６３４１０３９号明細書（第６欄〜第７欄、図４Ａ〜図４Ｉ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、波長可変光フィルタでは可動鏡に設けられた可動電極と固定鏡に設けられた固定電極とにより形成される平行板コンデンサに駆動電圧を印加することにより可動鏡と固定鏡との間に静電引力を発生させ、可動鏡を固定鏡に対して変化させている。ここで、面積Ｓ、間隔ｄの２枚の極板が誘電率εの誘電体を隔てて対向して構成される平行板コンデンサに駆動電圧Ｖを印加した場合、２枚の極板に働く静電引力Ｆは、周知の通り式（１）で表される。
Ｆ＝（１／２）・ε・（Ｖ／ｄ）2 ・Ｓ                                …（１）
【０００５】
式（１）から考えると、静電ギャップと駆動電圧とは反比例の関係にある。つまり、同じ静電引力を得るためには、静電ギャップを狭くすれば、駆動電圧を低減させることができる。ただ、製造条件その他の関係から、静電ギャップを狭くするには限界があるため、さらなる駆動電圧の低減を図るためには他の手段を必要とする。また、駆動電圧を低減するために、可動鏡を可動させ、支持する基板の厚さを薄くすることも考えられるが、可動鏡等を多層膜で構成すれば、可動鏡に反りが発生し、波長選択性、耐久性等、品質に問題が生じるし、基板の強度も低下する。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するため、静電ギャップの調整等以外にも低圧駆動を図ることができる波長可変光フィルタ及びその製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る波長可変光フィルタは、固定鏡が形成された面に対して垂直方向に可動鏡を移動させて間隔を変化させ、固定鏡と可動鏡との間で反射する光から間隔に基づく所定波長の光を透過させる波長可変光フィルタにおいて、可動鏡が形成された可動体と、可動体を吊すための吊り手段が少なくとも可動体と異なる厚さで形成され、可動体を支持する支持体とを有する可動部を少なくとも備えたものである。
本発明によれば、可動体と吊り手段とを異なる厚さで形成するようにし、特に吊り手段を可動体よりも薄くすることによってバネ定数を低くし、可動体を変化をさせるための静電力を小さくすることができる。そのため、駆動電圧も低くすることができ、消費電力の低減を図ることができる。また、可動体は薄くしないので、可動体に設ける可動鏡には反りが発生せず、波長選択性、耐久性等を損なわず、品質の高い波長可変光フィルタを得ることができる。特に、基板を加工して可動体と支持体とを一体形成する場合は、加工を加えなければ同じ厚さのままであるが、このような加工をすることにより、上記のような有効な効果を有する波長可変光フィルタを得ることができる。これは、吊り手段だけでなく支持体も含めて可動体と異なる厚さで形成しても同様の効果を得ることができる。
【０００８】
また、本発明に係る波長可変光フィルタは、ある波長の光を反射する可動鏡が一方の面に形成され、一方の面と垂直方向に駆動可能な可動体と、可動体よりも薄い厚さで形成されている吊り手段を介して可動体を支持する支持体とが一体形成された可動部と、可動体と所定の静電ギャップを隔てて一方の面と反対の面で対向して設けられた駆動電極を有する駆動電極部と、可動鏡と所定の光学ギャップを隔てて対向した固定鏡を有する光学ギャップ部とが互いに接合されている。
本発明によれば、各部を高精度（特に厚さ方向）に作製することができ、その各部を接合することにより、調整なく所定の電圧印加で設計通りの動作を行う品質のよい波長可変光フィルタを得ることができる。特に例えばウェハ単位で複数のフィルタを一度に製造する場合でも、各フィルタの動作にばらつきが生じず、均一になるように製造することができる。しかも、吊り手段を薄く形成加工した後に接合することで、駆動電極部側又は光学ギャップ部側の片面又は両面からの加工を高精度に行うことができる。
【０００９】
また、本発明に係る波長可変光フィルタは、一方の面側又は反対側の面の少なくとも一方に空間が設けられて吊り手段の厚さが可動体よりも薄く形成されている。
本発明によれば、一方の面側又は反対側の面の少なくとも一方に空間があり、それによって薄く形成されているので、吊り手段によるバネ定数を低くすることができる。特に両面側から除かれた場合には、吊り手段が可動体の中心位置とつながって、可動体を吊っているので、可動体の変化を安定して行わせることができる。
【００１０】
また、本発明に係る波長可変光フィルタは、ドライエッチング法又はウェットエッチング法の少なくとも１の方法を用いて空間を形成して吊り手段の厚さを可動体よりも薄く形成する。
本発明によれば、ドライエッチング又はウェットエッチングを用いることにより、可動体よりも薄い吊り手段を一度に複数形成することができる。
【００１１】
また、本発明に係る波長可変光フィルタは、可動部をシリコンで構成し、駆動電極部又は光学ギャップ部のいずれか一方又は両方をガラスで構成する。
本発明によれば、例えば、少なくとも可視光において透明なガラスを用いることにより、可動部の動作チェックを容易に行うことができる。また、光学ギャップ部をガラスで構成すれば透過させる光の波長を可視光を含め、幅広く選択することができる。さらに、製造の際、各部の接合を陽極接合、低融点ガラス接合により行うことができるので、静電ギャップ及び光学ギャップを所定の間隔に保ったまま高精度に接合することができる。
【００１２】
また、本発明に係る波長可変光フィルタは、駆動電極上又は可動体の駆動電極に対向した領域のいずれか一方又は両方に絶縁膜が形成されている。
本発明によれば、絶縁膜を形成することにより、駆動電極及び可動体に電圧を印加して可動体を静電駆動させた場合に、生じうる駆動電極と可動体とのスティッキング（貼り付き）を防止することできる。
【００１３】
また、本発明に係る波長可変光フィルタの製造方法は、固定鏡が形成された面に対して垂直方向に可動鏡を移動させて間隔を変化させ、固定鏡と可動鏡との間で反射する光から間隔に基づく所定の波長の光を透過させる波長可変光フィルタの製造方法であって、可動鏡を設ける可動体と可動体を吊り手段を介して支持する支持体とを一体形成する方法であって、少なくとも吊り手段を、可動体と異なる厚さで形成するものである。
本発明によれば、可動体と吊り手段とを異なる厚さにしつつ可動体と支持体とを一体形成し、特に吊り手段が可動体よりも薄くすることによってバネ定数を低くし、可動体を変化をさせるための静電力を小さくすることができる。そのため、駆動電圧も低くすることができ、消費電力の低減を図ることができる。また、可動体は薄くしないので、可動体に設ける可動鏡には反りが発生せず、波長選択性、耐久性等を損なわず、品質の高い波長可変光フィルタを得ることができる。
【００１４】
また、本発明に係る波長可変光フィルタの製造方法は、可動体と支持体とを空間的に仕切る開口部を吊り手段の厚さまでエッチングした後、吊り手段となる部分を残してさらにエッチングして開口させ、一体形成するものである。
本発明によれば、２段階でエッチングすることにより可動部よりも薄い吊り手段を形成するようにしたので、所望の形状の吊り手段を高精度（特に厚さ方向において）に形成することができる。
【００１５】
また、本発明に係る波長可変光フィルタの製造方法は、吊り手段の厚さまでのエッチングはドライエッチング法又はウェットエッチング法で行い、吊り手段となる部分を残して行うエッチングはドライエッチング法で行う。
本発明によれば、開口させる段階のエッチングをドライエッチングで行うようにしたので、あらかじめ駆動電極等を有する部材と接合している場合でも、駆動電極をエッチャントに晒して、損なわせずにすみ、品質のよいフィルタを得ることができる。
【００１６】
また、本発明に係る波長可変光フィルタの製造方法は、固定鏡が形成された面に対し、静電力により可動体を垂直方向に移動させて間隔を変化させ、固定鏡と可動体に設けられた可動鏡との間で反射する光から間隔に基づく所定波長の光を透過させる波長可変光フィルタの製造方法であって、第１の基板に第１の凹部を形成した後、第１の凹部の底面に駆動電極を形成して駆動電極部とする第１の工程と、第２の基板に第２の凹部を形成した後、第２の凹部の底面に固定鏡を形成して光学ギャップ部とする第２の工程と、第３の基板と駆動電極部とを接合し、可動体、支持体及び可動体と厚さが異なる吊り手段を第３の基板に一体形成し、可動体上に可動鏡を形成する第３の工程と、可動鏡と固定鏡とを対向させて、第３の工程で製造された接合体と光学ギャップ部とを接合する第４の工程とを少なくとも有する。この第１の工程と第２の工程との手順の順序は任意でよい。
本発明によれば、各部を高精度（特に厚さ方向において）に作製した後、接合して波長可変光フィルタを製造するようにしたので、調整なく所定の電圧印加で設計通りの動作を行う品質のよい波長可変光フィルタを製造することができる。特に駆動電極と可動体との間隔を狭く形成することができ、しかも、吊り手段を薄くしているので、従来よりも低電圧で駆動でき、消費電力の低減を図ることができる。
【００１７】
また、本発明に係る波長可変光フィルタの製造方法は、固定鏡が形成された面に対し、静電力により可動体を垂直方向に移動させて間隔を変化させ、固定鏡と可動体に設けられた可動鏡との間で反射する光から間隔に基づく所定波長の光を透過させる波長可変光フィルタの製造方法であって、第１の基板に第１の凹部を形成した後、第１の凹部に駆動電極を形成して駆動電極部とする第１の工程と、第２の基板に第２の凹部を形成した後、第２の凹部に固定鏡を形成して光学ギャップ部とする第２の工程と、導電性を有し可動鏡が形成された第３の基板と光学ギャップ部とを、可動鏡と固定鏡とを対向させて接合し、可動体、支持体及び可動体と厚さが異なる吊り手段を第３の基板に形成する第３の工程と、第３の工程で製造された構造体と駆動電極部とを、可動体と駆動電極とを対向させて接合する第４の工程とを少なくとも有する。この第１の工程と第２の工程との手順の順序は任意でよい。
本発明によれば、各部を高精度（特に厚さ方向）に作製した後、接合して波長可変光フィルタを製造するようにしたので、調整なく所定の電圧印加で設計通りの動作を行う品質のよい波長可変光フィルタを製造することができる。特に駆動電極と可動体との間隔を狭く形成することができ、しかも、吊り手段を薄くしているので、従来よりも低電圧で駆動でき、消費電力の低減を図ることができる。
【００１８】
また、本発明に係る波長可変光フィルタの製造方法は、第３の工程において、可動体と支持体とを空間的に仕切る開口部を吊り手段の厚さまでエッチングした後、吊り手段となる部分を残してさらにエッチングして開口させて、可動体、支持体及び可動体と厚さが異なる吊り手段を第３の基板に形成する。
本発明によれば、２段階でエッチングすることにより可動部よりも薄い吊り手段を形成するようにしたので、所望の形状（特に厚さ）の吊り手段を高精度に形成することができる。
【００１９】
また、本発明に係る波長可変光フィルタの製造方法は、第３の工程において、可動体と支持体とを空間的に仕切る開口部を吊り手段の厚さまでエッチングした後、エッチングした側の面を接合し、吊り手段となる部分を残して接合した面と反対の面からエッチングして所望の部分を開口させて、可動体、支持体及び可動体と厚さが異なる吊り手段を第３の基板に形成する。
本発明によれば、吊り手段を薄くするためのエッチングを施した後に、その面を接合するようにしたので、所望の部分を開口させるため、反対の面にエッチングを行う場合は、従来と同様のレジストパターンを用いることができる。また、両面からエッチングを施し、可動体の中央部分でつながった吊り手段を形成することができるので、可動体を安定して変化させることができる。
【００２０】
また、本発明に係る波長可変光フィルタの製造方法は、第３の工程において、ベース層、絶縁層及び導電性を有する活性層を順次積層した基板の活性層を第３の基板とし、活性層側から積層された基板を接合した後にベース層及び絶縁層を順次除去し、活性層に可動体、支持体及び可動体と厚さが異なる吊り手段を形成する。
本発明によれば、ベース基板により活性層を安定させて接合した後に除去するようにしたので、可動部となる薄い基板を安定させて接合することができる。また、ベース層除去の際、絶縁層がエッチングストッパの役割を果たすので、第３の基板となる活性層の厚さを高精度に維持することができる。
【００２１】
また、本発明に係る波長可変光フィルタの製造方法は、ＳＯＩ基板、ＳＯＳ基板又は少なくとも一方の面にシリコン酸化膜を形成したシリコン基板とシリコン基板とをシリコン酸化膜を形成した面で貼り合わせた基板を積層した基板とする。
本発明によれば、シリコンをエッチングする際の、エッチングストッパの役割を果たす材料を挟んだＳＯＩ基板、ＳＯＳ基板を用いるようにしたので、その活性層を用いて、第３の基板を高精度に形成することができる。
【００２２】
また、本発明に係る波長可変光フィルタの製造方法は、第１の工程において、少なくとも駆動電極上に絶縁膜を形成する工程をさらに有する。
本発明によれば、駆動電極上に絶縁膜を形成する工程を有することにより、駆動電極と可動体との間で生じうるスティッキング（貼り付き）を防止することできる。
【００２３】
また、本発明に係る波長可変光フィルタの製造方法は、第３の工程において、可動体として駆動電極に対向する第３の基板上の領域に絶縁膜を形成した後、駆動電極と絶縁膜を形成した面と対向させて接合する。
本発明によれば、可動体となる領域に絶縁膜を形成する工程を有することにより、駆動電極と可動体との間で生じうるスティッキング（貼り付き）を防止することできる。
【００２４】
また、本発明に係る波長可変光フィルタの製造方法は、第１の工程において、第１の基板の第１の凹部を形成した側及び反対側の面に反射防止膜を形成し、
第２の工程において、第２の基板の第２の凹部を形成した側とは反対側の面に反射防止膜を形成し、
第３の工程においては、可動体として駆動電極に対向する第３の基板上の領域に反射防止膜を形成した後、駆動電極と絶縁膜を形成した面と対向させて接合する工程をさらに有する。
本発明によれば、各工程において、基板と空間との界面に反射防止膜を形成することによって、基板による光の反射を防止し、また、固定鏡、可動鏡の間にノイズとなる光が入射されるのを防止することができる。
【００２５】
また、本発明に係る波長可変光フィルタの製造方法は、第３の基板はシリコンからなり、第１の基板又は第２の基板のいずれか一方又は両方はガラスからなり、第３の工程又は第４の工程のいずれか一方又は両方における接合を、陽極接合、低融点ガラス接合又は接着剤による接合により行う。
本発明によれば、第１の基板又は第２の基板のいずれか又は両方をガラスで構成し、第３の基板をシリコンで構成するようにしたので、接着剤を用いずに接合できる陽極接合、低融点ガラス接合を行うことができる。この場合は、精度の高い（特に厚さ方向）、強固な接合を行うことができる。接着剤を用いれば容易に接合を行える。また、第３の基板に形成された可動部分の動作チェックを容易に行うことができる。さらに、第２の基板をガラスで構成すれば、透過させる光の波長を可視光を含め、幅広く選択することができる。さらに、製造の際、各部の接合を陽極接合、低融点ガラス接合により行うことができるので、静電ギャップ及び光学ギャップを所定の間隔に保ったまま高精度に接合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
実施の形態１．
図１は本発明の第１の実施の形態における波長可変光フィルタを示す断面図である。図１は波長可変光フィルタの略中央の位置における断面図である（図２のＡ−Ａ' 断面参照）。本実施の形態の波長可変光フィルタは、駆動電極部１、可動部２及び光学ギャップ部３で構成されている。非駆動時においては、駆動電極部１の駆動電極１２（電極絶縁膜１３）と可動部２の可動体２１ａとの間ではその間隔が約４μｍの静電ギャップＥＧが、可動部２の可動体２１ａと光学ギャップ部３の高反射膜３２との間ではその間隔が約３０μｍの光学ギャップＯＧがそれぞれ形成されている。
【００２７】
駆動電極部１は、断面略コ字状のガラス基板１１の略中央部に形成された凹部１１ａ上に略リング状の駆動電極１２及びその駆動電極上に電極絶縁膜１３が形成され、構成されている。第１の基板となるガラス基板１１は、例えば、ナトリウム（Ｎａ）やカリウム（Ｋ）等のアルカリ金属を含有したガラスを材料とする。この種のガラスとしては、例えば、アルカリ金属を含有したホウケイ酸ガラスがある。ここで、後述するように駆動電極部１と可動部２とを陽極接合により接合する場合には、ガラス基板１１を加熱するため、ガラス基板１１となるガラスは可動部２となるシリコンと熱膨張係数がほぼ等しいことが要求される。この要求に応えるガラスとしては、例えばコーニング社製＃７７４０（商品名）が好ましい。
【００２８】
駆動電極１２は、例えば、金（Ａｕ）やクロム（Ｃｒ）等の導電性金属又は透明導電性材料からなる。透明導電性材料としては、例えば、酸化錫（ＳｎＯ2 ）、酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）、あるいは錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）等がある。駆動電極１２の厚さは例えば０．１〜０．２μｍとする。なお、駆動電極１２はガラス基板１１の外部に設けられた端子（図示せず）と配線を介して電気的に接続されている。絶縁膜１３は、例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）、窒化シリコン（ＳｉＮx ）等からなり、駆動電極１２と可動体２１ａとのスティッキング（貼り付き）を防止するために成膜されている。反射防止膜１８及び１９は、外部からの入射光がガラス基板１１の界面で反射されてしまわないように設けるものである。反射防止膜１８及び１９は、例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）の薄膜と五酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）の薄膜とを交互に積層した多層膜からなる。また、窒化シリコン（ＳｉＮx ）、シリコンオキシナイトライド（ＳｉＯＮ）薄膜等を積層して形成することもできる。
【００２９】
図２は波長可変光フィルタを構成する可動部基板２１の上面図である。可動部２は、可動部基板２１、反射防止膜２２及び高反射膜２３とから構成されている。第３の基板となる可動部基板２１は、例えばシリコン（Ｓｉ）からなり、約１０μｍの厚さを有している。図２に示すように、本実施の形態では、可動体２１ａと、吊り手段となる４個のヒンジ２１ｂと、支持部２１ｃとが一体形成されて構成されており、開口部２１ｄとなる空間により仕切られて各部に分かれている。ヒンジ２１ｂ及び支持部２１ｃとで支持体を構成する。ここで開口部２１ｄには、図２で示した空間だけでなく、ヒンジ２１ｂを薄く形成するためにとり除いた空間も含むものとする。可動体２１ａは、略円盤状であり、可動部基板２１の略中央に形成されている。可動体２１ａは、その周縁部に形成された４個のヒンジ２１ｂを介して支持部２１ｃに支持されており、可動部基板２１が成す面と垂直な方向に移動することができる。
【００３０】
４個のヒンジ２１ｂは、可動体２１ａの周縁に、隣接するもの同士が約９０度の角度をなして位置している。本実施の形態では、図１に示すように４個のヒンジ２１ｂの厚さは、少なくとも可動体２１ａの厚さよりも薄く形成する。これによりヒンジ２１ｂが有する弾性によって決まるバネ定数を低くして従来の静電力より小さくても可動体２１ａが従来と同程度の変化を得られるようにする。したがって、静電力を発生させるために印加する電圧を低くし、消費電力の低減を図ることができる。もちろん、静電力が働いていない場合に可動体２１ａの重量を有効に支えられることが支持体として必要であるため、可動体２１ａの重量、大きさ、ヒンジ２１ｂの数、可動部基板２１の厚さ等により薄さは異なるためにその範囲は規定できないものの、これがヒンジ２１ｂの薄さの限界となる。したがって、ヒンジ２１ｂを薄くしすぎてもよくない。なお、本実施の形態では、可動部基板２１ａ及び支持部２１ｃのそれぞれ下の部分（駆動電極部１側）がヒンジ２１ｂとつながっている。
【００３１】
ここで、本実施の形態では可動体２１ａを円盤状にしているが、形状は円盤状に限るものではない。例えば、正多角形等、可動体２１ａが高反射膜３２（可動部基板２１面）に対して垂直に移動し、所定の光学ギャップＯＧを保てるような形状であればよい。また、ヒンジ２１ｂの形状やその数については、可動体２１ａの重量を支えられ、所定の駆動電圧で所望する可動体２１ａの変位が行えるのであれば、本実施の形態で示した形状、数に限らず、任意でよい。
【００３２】
反射防止膜２２は、可動体２１ａの下面（駆動電極部１側）のほぼ全域に、可動体２１ａの形状に合わせ、略円盤状に形成される。反射防止膜２２は、例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）の薄膜と五酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）の薄膜とを交互に積層した多層膜からなる。また、窒化シリコン（ＳｉＮx ）、シリコンオキシナイトライド（ＳｉＯＮ）薄膜を積層して反射防止膜２２を形成することもできる。反射防止膜２２は、図１において駆動電極部１の略中央下方（図１の矢印参照）から入射された光が図中下方に反射されるのを防止するとともに、一旦反射防止膜２２の上方に透過された後、高反射膜２３で反射された光が図中上方に再度反射されるのを防止する。可動鏡となる高反射膜２３は、可動体２１ａの上面（光学ギャップ部３側）のほぼ全域に、可動体２１ａの形状に合わせて略円盤状に形成され、反射防止膜２２と同様に二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）の薄膜と五酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）の薄膜とを交互に積層した多層膜（約２〜４０層）からなる。反射防止膜２２と高反射膜２３とは薄膜の膜厚が異なり、膜厚を調整することにより、所定の波長の光に対して反射膜ともなり得るし、反射防止膜ともなり得る。高反射膜２３は、図１において駆動電極部１の略中央下方（図１の矢印参照）から入射され、一旦その上方に透過された光を、光学ギャップ部３を構成するガラス基板３１の下面（可動部２側）に形成された高反射膜３２との間で複数回にわたって反射させるためのものである。ここで高反射膜とは、例えば反射率９５％以上の反射膜をいうものとする。本実施の形態の多層膜では反射率は９８％以上である。
【００３３】
光学ギャップ部３は、ガラス基板３１、高反射膜３２及び反射防止膜３３で構成されている。第２の基板となるガラス基板３１は、ガラス基板１１と同一の材質のガラスからなり、その略中央部に凹部３１ａが形成された断面略両持ち梁状である。高反射膜３２は、光学ギャップ部３の凹部３１ａの下面（可動部２側）に、高反射膜２３と同様、例えば略円盤状に形成され、二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）の薄膜と五酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）の薄膜とを交互に積層した多層膜からなる。固定鏡となる高反射膜３２は、図１において可動部２の略中央下方から入射され、一旦その上方に透過された光を、可動部２を構成する高反射膜２３との間で複数回にわたって反射させるためのものである。反射防止膜３３は、光学ギャップ部３の略中央上面に略円盤状に形成され、二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）の薄膜と五酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）の薄膜とを交互に積層した多層膜からなる。反射防止膜３３は、図１において光学ギャップ部３を構成するガラス基板３１を透過した光が図中下方に反射されるのを防止する。
【００３４】
図３〜図８は第１の実施の形態に係る波長可変光フィルタの製造工程を表す図である。図３及び図４は第１の工程となる駆動電極部１の作製工程を表す。図５は可動部２となるＳＯＩ基板２４の処理工程を表す。図６及び図７は第３の工程が含まれる、可動部２となるＳＯＩ基板２４と駆動電極部１との接合体の作製工程を表す。図８は第２の工程となる光学ギャップ部３の作製工程を表す。
【００３５】
まず、駆動電極部１の作製工程を図３及び図４に基づいて説明する。駆動電極部１を製造するために、前述したコーニング社製＃７７４０からなるガラス基板１４（図３（１）参照）の一方の面に、図３（２）に示すように、金（Ａｕ）やクロム（Ｃｒ）等の金属膜１５を形成する。金属膜１５の形成には、化学的蒸着（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition ）装置や物理的蒸着（ＰＶＤ：Physical Vapor Deposition ）装置を使用する。ここで、ＰＶＤ装置としては、例えば、スパッタリング装置、真空蒸着装置、イオンプレーティング装置等がある。マスク材としての金属膜１５に金（Ａｕ）を用いる場合には、クロム（Ｃｒ）を例えば、０．０３μｍ成膜した後、金を例えば、０．０７μｍ成膜する。
【００３６】
次に、金属膜１５上の全面にフォトレジスト（図示略）を塗布する。フォトリソグラフィ（Photolithography）法を用いて、マスクアライナーで金属膜１５上の全面に塗布されたフォトレジストを露光した後、現像液で現像し、ガラス基板１４のうち、後にガラス基板１１の凹部１１ａ（図１参照）となる部分を形成するためのフォトレジストパターン（図示略）を形成する。次に、ウエットエッチング技術を使用して、例えば、塩酸又は硫酸（クロム膜の場合）、あるいは王水又は酸素や水の存在下でシアン化物イオンを含む溶液（金膜の場合）（以下、金属エッチング液と呼ぶ。）により金属膜１５のうち不要な部分を除去した後、前述したフォトレジストパターンを除去して、図３（３）に示すエッチングパターン１６を得る。
【００３７】
次に、ウエットエッチング技術を使用して、例えばフッ化水素酸（ＨＦ）によりガラス基板１４のうち不要な部分を除去して図３（４）に示す凹部１１ａを形成する。その後、ウエットエッチング技術を使用して、上記した金属エッチング液によりエッチングパターン１６を除去して、図３（５）に示すように、約４μｍの深さを有する凹部１１ａが形成されたガラス基板１１を得る。
【００３８】
さらに凹部１１ａが形成された面に、図３（６）に示すように、ＣＶＤ装置やＰＶＤ装置を使用して、金（Ａｕ）、クロム（Ｃｒ）等の金属膜１７を形成する。金属膜１７の膜厚は、例えば、０．１〜０．２μｍとする。次に、金属膜１７上の全面にフォトレジスト（図示略）を塗布した後、フォトリソグラフィ技術を使用して、金属膜１７のうち、後に駆動電極１２となる部分を残すためのフォトレジストパターン（図示略）を形成する。次に、ウエットエッチング技術を使用して、上記した金属エッチング液により金属膜１７のうち不要な部分を除去した後、前述したフォトレジストパターンを除去して、図４（１）に示すように、駆動電極１２を得る。次に、ＣＶＤ装置を使用して、図４（２）に示すように、駆動電極１２上に二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）又は窒化シリコン（ＳｉＮx ）からなる絶縁膜１３を形成する。そして、略中央部に、ＣＶＤ装置、ＰＶＤ装置等を使用して、二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）の薄膜と五酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）の薄膜とを交互に積層する（ここでは例えば１０〜２０層程度とする）ことにより、図４（３）に示す反射防止膜１８及び１９を形成する。以上説明した製造工程により、図１に示す駆動電極部１が製造される。
【００３９】
次に図５に基づいてＳＯＩ基板の処理工程について説明する。本実施の形態では、可動部２を製造するために、図５（１）のようなＳＯＩ基板２４を用いる。ＳＯＩ基板２４は、ベース層２５と、絶縁層２６と、活性層２７とから構成されている。ベース層２５はシリコン（Ｓｉ）からなり、その膜厚は例えば５００μｍである。絶縁層２６は、二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）からなり、その膜厚は例えば４μｍである。活性層２７はシリコン（Ｓｉ）からなり、その膜厚は例えば１０μｍである。可動部２の可動部基板２１は他の基板に比べると薄く、そのまま接合するには困難である。そこで、ベース層２５が厚く、安定したＳＯＩ基板２４を用いて他の基板と接合した後に、ベース層２５及び絶縁層２６を除去する。したがって、本実施の形態の波長可変光フィルタでは、活性層２７が最終的に可動部２となる。また、ＳＯＩ基板２４の絶縁層２６がエッチングのストッパの役割を果たすため、厚さ精度の高い可動部基板２１を得られる。
【００４０】
活性層２７上の略中央部に、ＣＶＤ装置、ＰＶＤ装置等を使用して、二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）の薄膜と五酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）の薄膜とを交互に積層する（ここでは例えば１０〜２０層程度とする）ことにより、図５（２）に示す反射防止膜２２を形成する。ここではマスクを用いて所望の個所だけに膜が積層されるようにする。ただ、この膜は絶縁性を有しているため、光を反射させる部分以外にも形成し、絶縁膜としての機能を果たさせることもできる。
【００４１】
次に、駆動電極部１と図５（２）に示す反射防止膜２２が形成されたＳＯＩ基板２４とを、略円盤状の反射防止膜２２が略リング状の駆動電極１２のリング部分に対向するように接合する。接合方法としては、例えば、陽極接合（表面活性化接合）、接着剤による接合を用いることができる。このうち、陽極接合は、以下に示す工程を経て行われる。まず、駆動電極部１の上面（凹部１１ａを有する面）に、反射防止膜２２が形成されたＳＯＩ基板２４を、反射防止膜２２が駆動電極１２のリング部分に対向して載置した状態において、図示せぬ直流電源のマイナス端子をガラス基板１１に接続するとともに、上記直流電源のプラス端子を活性層２７に接続する。次にガラス基板１１を例えば、数百℃程度に加熱しつつ、ガラス基板１１と活性層２７との間に、例えば数百Ｖ程度の直流電圧を印加する。ガラス基板１１を加熱することにより、ガラス基板１１に含まれるアルカリ金属のプラスイオン、例えば、ナトリウムイオン（Ｎａ+ ）が移動しやすくなる。このアルカリ金属のプラスイオンがガラス基板１１内を移動することにより、相対的に、ガラス基板１１の活性層２７との接合面がマイナスに帯電する一方、活性層２７のガラス基板１１との接合面がプラスに帯電する。この結果、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）とが電子対を共有する共有結合により、図６のようにガラス基板１１と活性層２７とが接合される。なお、本実施の形態で用いているガラス基板はいわゆる低融点ガラスを材料とはしていないが、ガラス基板にいわゆる低融点ガラスを用いた場合には、ガラス界面を融着させて接合する、低融点ガラス接合を用いることもできる。
【００４２】
次に、図６に示す構造体からベース層２５を除去することにより、図７（１）に示す構造体とする。このベース層２５の除去には、ウエットエッチング若しくはドライエッチング又は研磨を用いる。エッチングによる除去法においては、絶縁層２６が活性層２７に対するエッチングのストッパーの役割を果たすために、駆動電極１２に対向している活性層２７がダメージを受けず、歩留まりの高い波長可変光フィルタを製造することができる。以下、ウエットエッチング除去法及びドライエッチング除去法について説明する。なお、研磨除去法については、半導体製造分野において用いられている周知の研磨除去法を用いることができるのでその説明を省略する。
【００４３】
（１）ウエットエッチング除去法
図６に示す構造体を例えば、１〜４０重量％（好ましくは、１０重量％前後）の濃度の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液に浸漬することにより、ベース層２５を構成するシリコン（Ｓｉ）がエッチングされる。この場合、絶縁層２６が、シリコン（Ｓｉ）からなる活性層２７に対するエッチングのストッパーの役割を果たす。
【００４４】
なお、この場合に用いるエッチング液としては、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ：TetraMethyl Ammonium Hydroxide）水溶液、エチレンジアミン−ピロカテコール−ジアジン（ＥＰＤ：Ethylenediamine Pyrocatechol Diazine）水溶液、ヒドラジン（Hydrazine ）水溶液などもある。ここで、ウェハ単位で複数形成されている場合には、生産条件等をほぼ等しくしつつ、一括した処理（バッチ処理）を行うことができ、生産性を向上させることができる。
【００４５】
（２）ドライエッチング除去法
図６に示す構造体をドライエッチング装置のチャンバー内に載置し、真空状態にした後、チャンバー内に例えば、圧力３９０Ｐａの二フッ化キセノン（ＸｅＦ2 ）を６０秒間導入することにより、ベース層２５を構成するシリコン（Ｓｉ）がエッチングされる。なお、四フッ化炭素（ＣＦ4 ）や六フッ化硫黄（ＳＦ6 ）を用いたプラズマエッチング法を用いることもできる。
【００４６】
次に、図７（１）に示す構造体について、ウエットエッチング技術を使用して、例えば、フッ化水素酸（ＨＦ）により、図７（２）に示すように、絶縁層２６をすべて除去する。
【００４７】
そして、活性層２７全面にフォトレジスト（図示略）を塗布した後、上記したフォトリソグラフィ技術により、可動部基板２１となる部分を残すためのフォトレジストパターン（図示略）を活性層２７上に形成する。ここで、本実施の形態ではヒンジ２１ｂを薄く形成するため、ハーフエッチングを利用して２段階の異方性ドライエッチングを行うものする。そのため、第１段階では、開口部２１ｄとなる部分（ヒンジ２１ｂを薄くするために除く部分を含む）にフォトレジストを形成せずに、この部分が所望の厚さ（つまり、ヒンジ２１ｂの厚さとなる）になるまでエッチングを行う。そして、第２段階において、ヒンジ２１ｂとなる部分にフォトレジストを形成し、この部分を残しつつ、エッチングを行う。第１段階及び第２段階共にフォトレジストが形成されていない部分については貫通させ、開口部２１ｄを形成する。
【００４８】
異方性ドライエッチングの方法としては、例えばドライエッチング装置のチャンバー（容器）内に載置した後、例えば、エッチングガスとして六フッ化硫黄（ＳＦ6 ）を流量１３０ｃｍ3 ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で６秒間、デポジション（堆積）ガスとして八フッ化シクロブタン（Ｃ4Ｆ8）を流量５０ｃｍ3 ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で７秒間交互にチャンバー内に導入し、不要な部分を除去する。このような異方性ドライエッチングを行うのは以下に示す理由による。まず、ウェットエッチング技術を使用した場合、開口部２１ｄとなる穴からエッチング液が駆動電極部１側に侵入してしまい、駆動電極１２や絶縁膜１３を除去してしまうが、ドライエッチング技術を使用した場合はそのような危険性がない。また、等方性エッチングでは、活性層２７が等方的にエッチングされ、サイドエッチングが発生する。特に、ヒンジ２１ｂにサイドエッチングが発生した場合には、強度が弱くなり、耐久性が劣化してしまう。本実施の形態のように、ヒンジ２１ｂを薄くするための処理を施している場合は、最悪の場合、ヒンジ２１ｂとして残しておくべき部分もエッチングされてしまうおそれがある。これに対し、異方性エッチングを使用した場合には、サイドエッチングが発生せず、エッチング寸法の制御に優れており、ヒンジ２１ｂの側面も略垂直に形成されるため、強度が弱くなることはない。ここでは、第１段階も第２段階も異方性ドライエッチングを用いたが、第１段階では、開口部２１ｄが貫通しないので、異方性ウェットエッチングを用いることもできる。
【００４９】
エッチングをした後、図示せぬフォトレジストパターンを、例えば、酸素プラズマを使用して除去して、図７（３）に示すように、可動部基板２１を得る。ここで、酸素プラズマを使用して図示せぬフォトレジストパターンを除去するのは、剥離液や硫酸その他の酸性の溶液を用いた場合には、可動部基板２１に形成された穴から液が侵入し、駆動電極１２や絶縁膜１３を除去してしまうからである。
【００５０】
次に、可動部基板２１の上面（光学ギャップ部３と対向する面）の略中央部に、ＣＶＤ装置やＰＶＤ装置を使用して、二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）の薄膜と五酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）の薄膜とを交互に、例えば、１０〜２０層程度積層することにより、図７（４）に示す高反射膜２３を形成する。以上説明した工程により可動部２が作製される。
【００５１】
次に、光学ギャップ部３を製造するために、例えば、前述したコーニング社製＃７７４０からなるガラス基板３４（図８（１）参照）の一方の面に、図８（２）に示すように、ＣＶＤ装置やＰＶＤ装置を使用して、金（Ａｕ）やクロム（Ｃｒ）等の金属膜３５を形成する。マスク材としての金属膜３５に金（Ａｕ）を用いる場合には、クロム（Ｃｒ）を例えば０．０３μｍ成膜した後、金を例えば、０．０７μｍ成膜する。
【００５２】
次に、金属膜３５上の全面にフォトレジスト（図示略）を塗布し、上記したフォトリソグラフィ技術を使用して、ガラス基板３４のうち、後にガラス基板３１の凹部３１ａ（図１参照）となる部分を形成するために、フォトレジストパターン（図示略）を形成する。次に、ウエットエッチング技術を使用して、上記した金属エッチング液により金属膜３５のうち不要な部分を除去した後、図示せぬフォトレジストパターンを除去して、図８（３）に示すエッチングパターン３６を得る。
【００５３】
次に、ウエットエッチング技術を使用して、例えば、フッ化水素酸（ＨＦ）によりガラス基板３４のうち不要な部分を除去して図８（４）に示す凹部３１ａを形成した後、ウエットエッチング技術を使用して、上記した金属エッチング液によりエッチングパターン３６を除去して、図８（５）に示すように、凹部３１ａが形成されたガラス基板３１を得る。なお、ガラス基板３１が図８（５）に示すように、断面略両持ち梁状となるのは、フッ化水素酸（ＨＦ）により等方的にエッチングされるためである。駆動電極基板１の凹部１１ａについても同様であるが、エッチングが深くないので目立たない。ここでは等方性エッチングを用いたので凹部３１ａはこのような形状になったが、固定鏡となる高反射膜３２が所定の面積を確保でき、高反射膜２２との平行性及び光学ギャップＯＧが確保できれば、その形状は問わない。
【００５４】
次に、ガラス基板３１の凹部３１ａの上面（外側となる面）及び略下面（可動部２側）中央に、ＣＶＤ装置やＰＶＤ装置を使用して、二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）の薄膜と五酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）の薄膜とを交互に、例えば１０〜２０層程度積層することにより、図８（６）に示す高反射膜３２及び反射防止膜３３を形成する。以上説明した製造工程により、図１に示す光学ギャップ部３が作製される。
【００５５】
そして、高反射膜２３と高反射膜３２とが平行して対向するように、図７（４）に示す構造体と光学ギャップ部３とを接合する。この接合には、例えば、上記した陽極接合、表面活性化接合、接着剤による接合を用いる。この接合の際、内部が真空になるように真空チャンバー内で接合したり（真空封止）、減圧状態等、最適の圧力中で接合したりしても良い。
【００５６】
波長可変光フィルタとなる接合体をウェハ単位で複数一体作製している場合には、ダイシングを行って各波長可変光フィルタに切り離す。以上のような工程により、図１に示す波長可変光フィルタが製造される。
【００５７】
次に、上記構成の波長可変光フィルタの動作について、図１を参照して説明する。駆動電極１２と可動体２１ａとの間には駆動電圧を印加する。この駆動電圧は、例えば６０Ｈｚの交流正弦波電圧やパルス状の電圧である。駆動電極１２にはガラス基板１１の外部に設けられた端子、配線（図示略）を介して印加し、一方、可動体２１ａには支持部２１ｃ及びヒンジ２１ｂ（図２参照）を介して駆動電極１２との間に電位差を与える。駆動電圧による電位差のため、駆動電極１２と可動体２１ａとの間に静電力が発生し、可動体２１ａが駆動電極１２側に変化する、すなわち、静電ギャップＥＧ及び光学ギャップＯＧが変化する。このとき、ヒンジ２１ｂが弾性を有しているため、可動体２１ａは弾性的に変化する。
【００５８】
この波長可変光フィルタに、複数（例えば、６０〜１００）に分かれた赤外の波長帯域を有する光（それぞれの波長帯域には信号が含まれている）が図１において駆動電極部１の略中央下方（図１の矢印参照）から入射し、ガラス基板１１を透過する。この光は、反射防止膜２２によりほとんど反射されずに、かつ、シリコンからなる可動体２１ａを透過して、下方に高反射膜２３が、上方に高反射膜３２がそれぞれ形成された空間（反射空間）に進入する。上記反射空間に進入した光は、高反射膜２３と高反射膜３２との間で反射を繰り返し、最終的に高反射膜３２及びガラス基板３１を透過してこの波長可変光フィルタの上方から出射する。このとき、ガラス基板３１の上面に反射防止膜３３が形成されているため、光がガラス基板３１と空気の界面でほとんど反射されずに出射する。
【００５９】
上記の高反射膜３２（固定鏡）と高反射膜２３（可動鏡）との間で光が反射を繰り返す過程において、高反射膜３２と高反射膜２３との間の距離（光学ギャップＯＧ）に対応する干渉条件を満たさない波長の光は急激に減衰し、この干渉条件を満たした波長の光だけが最終的にこの波長可変光フィルタから出射する。これがファブリ・ペロー干渉計の原理であり、この干渉条件を満たした波長の光が透過することとなるため、駆動電圧を変更することにより、可動体２１ａが変化して光学ギャップＯＧが変更されると、透過する光の波長を選択することが可能となる。
【００６０】
このように、本実施の形態による波長可変光フィルタは、ガラス基板１１を有する駆動電極部１と、シリコン（Ｓｉ）からなる可動部２と、ガラス基板３１を有する光学ギャップ部３とを高精度（特に厚み方向）に作製し、接合して構成されているので、静電ギャップＥＧ及び光学ギャップＯＧが高精度で形成される。したがって、可動体２１ａと駆動電極１２との間に、設計通りの静電引力を発生させ、可動体２１ａを変位させることができる。また、ヒンジ２１ｂを可動体２１ａ（可動部基板２１）の厚みよりも薄く形成し、ヒンジ２１ｂによるバネ定数が低くなるように構成したので、可動体２１ａを変位をさせるための静電力（ここでは静電引力）を小さくすることができる。そのため、駆動電圧も低くすることができ、消費電力の低減を図ることができる。また、ヒンジ２１ｂは薄くしているが可動体２１ａは、そのままの厚みを有しているので、反射防止膜２２や高反射膜２３の応力により発生する反りが、可動体２１ａには発生しない。
【００６１】
また、この実施の形態による波長可変光フィルタでは、ＳＯＩ基板２４から可動部２を形成しているので、厚みのあるベース層２５を基台として安定した接合を行え、また、エッチングストッパとなる絶縁層２６を有しているので、高精度な膜厚を有する可動部基板２１（可動体２１ａ）を形成することができる。
【００６２】
実施の形態２．
図９は本発明の第２の実施の形態に係る波長可変光フィルタを示す断面図である。図１と同じ符号を付しているものは、第１の実施の形態で説明したものに相当するものであるので説明を省略する。本実施の形態の波長可変光フィルタは、可動部基板２１ａ及び支持部２１ｃのそれぞれ上の部分（光学ギャップ３側）がヒンジ２１ｅとつながっているという点で第１の実施の形態の波長可変光フィルタと異なる。
【００６３】
図１０は可動部２と光学ギャップ部３との接合体の作製工程を表す。第１の実施の形態では、駆動電極部１と可動部２との接合体を作製した後、光学ギャップ部３と接合した。本実施の形態は可動部２と光学ギャップ部３とを先に接合するものである。
【００６４】
次に図１０に基づいて作製工程について説明する。ここで、第１の実施の形態ではＳＯＩ基板２４の活性層２７上に反射防止膜２２を形成したが、本実施の形態では、高反射膜２３を形成する。形成方法については第１の実施の形態で説明した方法と同様の方法で形成する。また、光学ギャップ３については第１の実施の形態で説明した方法で作製するものとして説明を省略する。
【００６５】
そして、図１０（１）に示すように、光学ギャップ部３と高反射膜２３が形成されたＳＯＩ基板２４とを、高反射膜２３と高反射膜３２とが平行して対向するように接合する。この接合には、第１の実施の形態と同様に、例えば、陽極接合、接着剤による接合等を用いる。
【００６６】
接合体からベース層２５を除去することにより、図１０（２）に示す構造体とする。このベース層２５の除去には、第１の実施の形態と同様にウエットエッチング若しくはドライエッチング又は研磨を用いる。また、ウエットエッチング技術を使用して、例えば、フッ化水素酸（ＨＦ）により、図１０（３）に示すように、絶縁層２６をすべて除去する。
【００６７】
そして、フォトリソグラフィ技術を用いて活性層２７上にフォトレジストパターン（図示略）を形成し、第１の実施の形態と同様に２段階の異方性ドライエッチングを行う。この手順でエッチングを行った場合に、可動部基板２１ａ及び支持部２１ｃのそれぞれ上の部分（光学ギャップ３側）がヒンジ２１ｅとつながった波長可変光フィルタが製造される。
【００６８】
エッチング後、例えば、酸素プラズマを使用してフォトレジストパターンを除去し、図１０（４）のような可動部基板２１を得る。そして、第１の実施の形態と同様にして、可動部基板２１の下面（駆動電極１２と対向する面）の略中央部に、図１０（５）のように反射防止膜２２を形成する。以上説明した工程により可動部２が作製される。
【００６９】
そして、第１の実施の形態で説明した方法で作成した駆動電極部１と接合体とを例えば陽極接合、接着剤による接合、表面活性化接合等の方法により接合し、ダイシング工程等を行い、図９に示す波長可変光フィルタが製造される。
【００７０】
実施の形態３．
図１１は本発明の第３の実施の形態に係る波長可変光フィルタを示す断面図である。図１と同じ符号を付しているものは、第１の実施の形態で説明したものに相当するものであるので説明を省略する。本実施の形態の波長可変光フィルタは、可動部基板２１ａ及び支持部２１ｃの中心位置がヒンジ２１ｆとつながっているという点で第１及び第２の実施の形態の波長可変光フィルタと異なる。
【００７１】
図１２は可動部２となるＳＯＩ基板２４の処理工程を表す。本実施の形態は、第１の実施の形態で説明したように、後に駆動電極部１との接合体を作製する工程を行うものとしてＳＯＩ基板２４を処理する。まず、ＳＯＩ基板２４の活性層２７上にフォトリソグラフィー技術を用いて開口部２１ｄのフォトレジストパターン（図示略）を形成する。そして、図１２（１）のように、ヒンジ２１ｅとして残す部分の深さまでエッチングを行う。そして、第１の実施の形態と同様に、ＣＶＤ装置、ＰＶＤ装置等を使用して、図１２（２）のような反射防止膜２２を形成する。ここで、エッチングを施してから反射防止膜２２を形成したが、フォトレジストによりエッチングから反射防止膜２２を保護できる場合には、先に反射防止膜２２を形成してからエッチングを行ってもよい。なお、第２の実施の形態のように、光学ギャップ部３と接合する場合には、反射防止膜の代わりに、高反射膜２３を形成する。
【００７２】
そして、第１の実施の形態と同様に、図１２（３）のように駆動電極部１と陽極接合等により接合し、ベース層２５及び絶縁層２６を除去した後、活性層２７上にフォトリソグラフィー技術を用いて開口部２１ｄのフォトレジストパターン（図示略）を形成する。そして、接合面と反対側の面からエッチングを行い、図１２（４）のように開口部２１ｄ及びヒンジ２１ｅを形成する。ここで、ヒンジ部分をフォトレジストによりレジストすれば、図９のように可動体２１ａと支持部２１ｃとは上部（光学ギャップ部３側）でつながることになる（第２の実施の形態のように光学ギャップ部３と接合している場合には下部（駆動電極部１側）でつながる。以後、波長可変光フィルタが最終的に製造されるまでの工程については第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。本実施の形態におけるヒンジ２１ｅは、可動体２１ａとその中心位置でつながっているので、可動体２１ａを安定して変化させることができる。
【００７３】
実施の形態４．
上述の実施の形態では図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【００７４】
例えば、上述の実施の形態においては、可動部２を作製するのにＳＯＩ基板２４を用いる例を示したが、これに限定されず、ＳＯＳ（Silicon On Sapphire ：Ａｌ2 Ｏ3 ）基板を用いてもよい。また、一方の面に二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜が形成されたシリコン基板と、他のシリコン基板とを上面同士を重ねて張り合わせたものを用いても良い。そして、可動部基板２１の厚さを高精度にできるのであれば、シリコン基板を他の基板と接合した後に研磨したり、エッチングしたりして可動部基板２１（可動部２）を得るようにしてもよい。
【００７５】
また、上述の実施の形態においては、駆動電極部１及び光学ギャップ部３の両方をガラス基板で構成する例を示したが、これに限定されず、駆動電極部１及び光学ギャップ部３は、赤外等の所望の透過波長帯域の光を透過する材料、例えば、シリコン、サファイヤ、ゲルマニウムなどを基板材料としても良い。
【００７６】
また、上述の実施の形態においては、駆動電極１２上に絶縁膜１３を形成する例を示したが、これに限定されず、可動体２１ａの下面であって、少なくとも駆動電極１２に対向した領域に絶縁膜を形成しても良い。この絶縁膜の形成方法としては、例えば、シリコンを酸化性雰囲気中で加熱する熱酸化や、ＴＥＯＳ（Tetra Ethyl Ortho Silicate）−ＣＶＤ装置を使用して、それぞれ二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜を形成する。また、可動体２１ａの略中央下面に形成される反射防止膜２２を構成する二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜も五酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）膜もともに絶縁体である。そこで、反射防止膜２２を可動体２１ａの下面全面に形成して、上記した絶縁膜として兼用しても良い。この場合、可動体２１ａの下面の周辺部については、反射防止膜２２として機能するだけの層数を形成する必要はなく、絶縁膜として機能するだけの層数を形成すれば良い。さらに、上記絶縁膜１３と、可動体２１ａの下面に形成する絶縁膜との両方を形成しても良い。このように、反射防止膜２２を絶縁膜として兼用すれば、少ない製造工程で上述の実施の形態と同様の効果を得ることができ、安価に波長可変光フィルタを構成することができる。また、上述の実施の形態においては、光学ギャップ部３の下面全面に高反射膜３２を形成する例を示したが、これに限定されず、高反射膜３２は、光学ギャップ部３の下面のうち、高反射膜２３に対向した領域だけに形成しても良い。
【００７７】
実施の形態５．
上述の実施の形態では、駆動電極部１、可動部２及び光学ギャップ部３の３層構造による波長可変光フィルタについて説明したが、本発明はこの構造のフィルタだけでなく、他の構造においても、ヒンジを介して可動鏡を設けた可動体を支持している波長可変光フィルタに適用することができる。
【００７８】
また、ヒンジ２１ｂ、２１ｅ及び２１ｆを可動体２１ａの厚さよりも薄くしたが、例えば支持部２１ｃの部分も可動体２１ａより薄くするようにしてもよい。この場合、静電ギャップＥＧとの間隔を考えると、ヒンジ２１ｂのように駆動電極部１側にヒンジ２１ｂがある方がよい。また、小型のフィルタではあまり実用的ではないが、ヒンジを可動体２１ａよりも厚くすることも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】第１の実施の形態を示す波長可変光フィルタの断面図。
【図２】波長可変光フィルタを構成する可動部基板２１の上面図。
【図３】駆動電極部１の作製工程を表す図。
【図４】図３に続く駆動電極部１の作製工程を表す図。
【図５】ＳＯＩ基板２４の処理工程を表す。
【図６】ＳＯＩ基板２４と駆動電極部１との接合体の作製工程を表す図。
【図７】ＳＯＩ基板２４と駆動電極部１との接合体の作製工程を表す図。
【図８】光学ギャップ部３の作製工程を表す図。
【図９】第２の実施の形態を示す波長可変光フィルタの断面図。
【図１０】可動部２と光学ギャップ部３との接合体の作製工程を表す図。
【図１１】第３の実施の形態を示す波長可変光フィルタの断面図。
【図１２】ＳＯＩ基板２４の処理工程を表す図。
【符号の説明】
【００８０】
１  駆動電極部、２  可動部、３  光学ギャップ部、１１，１４，３１，３４  ガラス基板、１１ａ，３１ａ  凹部、１２  駆動電極、１３  絶縁膜、１５，１７，３５  金属膜、１６，３６  エッチングパターン、２１  可動部基板、２１ａ  可動体、２１ｂ，２１ｅ，２１ｆ  ヒンジ、２１ｃ  支持部、２１ｄ  開口部、１８，１９，２２，３３  反射防止膜、２３，３２  高反射膜、２４  ＳＯＩ基板、２５  ベース層、２６  絶縁層、２７  活性層、ＥＧ  静電ギャップ、ＯＧ  光学ギャップ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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